进程间通信-Queue

Process之间有时需要通信，操作系统提供了很多机制来实现进程间的通信。

1. Queue的使用

可以使用multiprocessing模块的Queue实现多进程之间的数据传递，Queue本身是一个消息列队程序，首先用一个小实例来演示一下Queue的工作原理：

#coding=utf-8

from multiprocessing import Queue

q=Queue(3) #初始化一个Queue对象，最多可接收三条put消息

q.put("消息1")

q.put("消息2")

print(q.full())  #False

q.put("消息3")

print(q.full()) #True

#因为消息列队已满下面的try都会抛出异常，第一个try会等待2秒后再抛出异常，第二个Try会立刻抛出异常

try:

    q.put("消息4",True,2)

except:

    print("消息列队已满，现有消息数量:%s"%q.qsize())

try:

    q.put_nowait("消息4")

except:

    print("消息列队已满，现有消息数量:%s"%q.qsize())

#推荐的方式，先判断消息列队是否已满，再写入

if not q.full():

    q.put_nowait("消息4")

#读取消息时，先判断消息列队是否为空，再读取

if not q.empty():

    for i in range(q.qsize()):

        print(q.get_nowait())

运行结果:



False

True

消息列队已满，现有消息数量:3

消息列队已满，现有消息数量:3

消息1

消息2

消息3

说明

初始化Queue()对象时（例如：q=Queue()），若括号中没有指定最大可接收的消息数量，或数量为负值，那么就代表可接受的消息数量没有上限（直到内存的尽头）；

Queue.qsize()：返回当前队列包含的消息数量；
Queue.empty()：如果队列为空，返回True，反之False ；
Queue.full()：如果队列满了，返回True,反之False；
Queue.get([block[, timeout]])：获取队列中的一条消息，然后将其从列队中移除，block默认值为True；

1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果为空，此时程序将被阻塞（停在读取状态），直到从消息列队读到消息为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没读取到任何消息，则抛出"Queue.Empty"异常；

2）如果block值为False，消息列队如果为空，则会立刻抛出"Queue.Empty"异常；

Queue.get_nowait()：相当Queue.get(False)；
Queue.put(item,[block[, timeout]])：将item消息写入队列，block默认值为True；

1）如果block使用默认值，且没有设置timeout（单位秒），消息列队如果已经没有空间可写入，此时程序将被阻塞（停在写入状态），直到从消息列队腾出空间为止，如果设置了timeout，则会等待timeout秒，若还没空间，则抛出"Queue.Full"异常；

2）如果block值为False，消息列队如果没有空间可写入，则会立刻抛出"Queue.Full"异常；

Queue.put_nowait(item)：相当Queue.put(item, False)；

2. Queue实例

我们以Queue为例，在父进程中创建两个子进程，一个往Queue里写数据，一个从Queue里读数据：

from multiprocessing import Process, Queue

import os, time, random

# 写数据进程执行的代码:

def write(q):

    for value in ['A', 'B', 'C']:

        print 'Put %s to queue...' % value

        q.put(value)

        time.sleep(random.random())

# 读数据进程执行的代码:

def read(q):

    while True:

        if not q.empty():

            value = q.get(True)

            print 'Get %s from queue.' % value

            time.sleep(random.random())

        else:

            break

if __name__=='__main__':

    # 父进程创建Queue，并传给各个子进程：

    q = Queue()

    pw = Process(target=write, args=(q,))

    pr = Process(target=read, args=(q,))

    # 启动子进程pw，写入:

    pw.start()

    # 等待pw结束:

    pw.join()

    # 启动子进程pr，读取:

    pr.start()

    pr.join()

    # pr进程里是死循环，无法等待其结束，只能强行终止:

    print ''

    print '所有数据都写入并且读完'

运行结果：

3. 进程池中的Queue

如果要使用Pool创建进程，就需要使用multiprocessing.Manager()中的Queue()，而不是multiprocessing.Queue()，否则会得到一条如下的错误信息：

RuntimeError: Queue objects should only be shared between processes through inheritance.

下面的实例演示了进程池中的进程如何通信：

#coding=utf-8

#修改import中的Queue为Manager

from multiprocessing import Manager,Pool

import os,time,random

def reader(q):

    print("reader启动(%s),父进程为(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))

    for i in range(q.qsize()):

        print("reader从Queue获取到消息：%s"%q.get(True))

def writer(q):

    print("writer启动(%s),父进程为(%s)"%(os.getpid(),os.getppid()))

    for i in "dongGe":

        q.put(i)

if __name__=="__main__":

    print("(%s) start"%os.getpid())

    q=Manager().Queue() #使用Manager中的Queue来初始化

    po=Pool()

    #使用阻塞模式创建进程，这样就不需要在reader中使用死循环了，可以让writer完全执行完成后，再用reader去读取

    po.apply(writer,(q,))

    po.apply(reader,(q,))

    po.close()

    po.join()

    print("(%s) End"%os.getpid())

运行结果:



(21156) start

writer启动(21162),父进程为(21156)

reader启动(21162),父进程为(21156)

reader从Queue获取到消息：d

reader从Queue获取到消息：o

reader从Queue获取到消息：n

reader从Queue获取到消息：g

reader从Queue获取到消息：G

reader从Queue获取到消息：e

(21156) End